铁心电抗器设计

引言概述:
在电力系统中，稳态稳压的运行是至关重要的。

铁芯电抗器作为一种被广泛应用于电力系统中的无功补偿设备，具有稳定电压、改善电力系统负载特性等重要作用。

本文将详细讨论铁芯电抗器的设计程序，以帮助读者了解如何有效地设计和应用这一重要设备。

正文内容:
1.铁芯电抗器的基本原理
1.1电抗器的作用
1.2铁芯电抗器与空芯电抗器的区别
1.3铁芯材料的选择
2.铁芯电抗器的设计流程
2.1铁芯电抗器设计的目标
2.2参数的选择与计算
2.2.1高脉冲冲击电流计算
2.2.2导纳值计算
2.2.3剩磁损耗的估计
2.2.4铁心尺寸的设计
2.3铁芯电抗器的制造工艺
3.铁芯电抗器设计中的关键问题
3.1温升与散热设计
3.2铁心损耗与噪声问题
3.3电磁屏蔽与绝缘设计
4.铁芯电抗器的应用案例
4.1输电线路中的铁芯电抗器应用
4.2工业电力系统中的铁芯电抗器应用
4.3其他领域的铁芯电抗器应用
5.铁芯电抗器设计的未来发展趋势
5.1铁芯材料的改进与创新
5.2铁芯电抗器的智能化设计
5.3多级铁芯电抗器的研究与应用
总结:
本文详细介绍了铁芯电抗器设计程序，从基本原理、设计流程、关键问题、应用案例和未来发展趋势等多个方面进行了阐述。

通过学习本文，读者可以了解铁芯电抗器的重要性及应用领域，并掌握正确的设计方法和流程。

随着电力系统的发展和需求的增加，铁芯电抗器的设计与应用将变得更加广泛和重要。

未来，随着科技的进步，铁芯电抗器将进一步改进，实现更高效、智能的设计和应用。

电抗器基本知识介绍应用干式电抗器的种类与用途电抗器是重要的的电力设备，在电力系统中起补偿杂散容性电流、限制合闸涌流、限制短路电流、滤波、平波、启动、防雷、阻波等作用。

根据电抗器的结构型式可分为空心电抗器、铁心电抗器与半心电抗器。

补偿杂散容性电流的电抗器主要有并联电抗器与消弧线圈。

并联电抗器的作用是限制电力传输系统的工频电压升高现象，工频电压升高的原因在于空载长线的电容效应、不对称对地短路故障与突然甩负荷。

消弧线圈通常应用在配电系统, 它的作用是使得单相对地短路电流不能持续燃烧，导致电弧熄灭。

消弧线圈通常具有调谐功能，可根据电力系统的杂散电容与脱谐度改变其电感值。

串联电抗器或称阻尼电抗器的作用是限制合闸涌流。

串联电抗器与电力电容器串联使用，用于限制对电容器组合闸时的浪涌电流，通常选取电容器组容量的限流电抗器是串联于电力系统之中，多用于发电机出线端或配电系统的出线端,起限制短路电流的作用。

为了与其他电力设备配合，其实际阻抗不能小于额定值。

滤波电抗器与电容器配合使用，构成LC谐振支路。

针对特定次数的谐波达到谐振，滤除电力系统中的有害次谐波。

平波电抗器应用在直流系统中，起限制直流电流的脉动幅值作用。

在设计平波电抗器时须注意线圈中的电流是按电阻分布的，设计时最好采用微分方程组计算。

若按交流阻抗设计可能造成线圈出现过热现象，且阻抗值未必准确。

启动电抗器用于交流电动机启动时刻，限制电动机的启动电流，保护电动机正常运行。

防雷线圈通常用于变电站进出线上，减低侵入雷电波的陡度与幅值。

阻波器与防雷线圈的应用场合相仿，线圈内装有避雷器与调协装置。

用于阻碍电力线路中特定的通讯载波，便于将通讯载波提%1.引拔条2.接线臂3.包封绝缘图1.1 户外干式空芯电抗器取出来，实现电力载波的重要设备。

户外空心干式电抗器是20世纪80年代出现的新一代电抗器产品，如图1.1所示。

它是利用环氧绕包技术将绕组完全密封，导线相互粘接大大的增加了绕组的机械强度。

铁心电抗器电感计算公式铁心电抗器电感计算公式当有气隙时，其磁阻主要取决于气隙尺寸。

由于气隙的磁化曲线基本上是线性的，所以其电感值仅取决于自身线圈匝数、铁心截面和气隙的尺寸。

主磁通所产生的电感LMLM=ψ/ I =μ0W2 SM / n d=1.257 W2 SM / n d×10 – 8 (H)式中：ψ─磁通量（Wb）I ─电流（A）μ0 ─空气中的导磁率= 0.4π×10 – 6 = 1.257×10 – 6 (H/m) W ─线圈匝数SM ─气隙处总有效截面积(cm 2 )n ─气隙个数d─单个气隙尺寸(cm )SM ─气隙处总有效截面积计算选择单个气隙尺寸d=0.5~3 cm计算行射宽度EE=d/π ln ((H+d) /d) cmπ=PI() 圆周率H—铁饼高度,一般5 cm计算行射面积(圆形铁心时)SESE=2E×(AM+BM+2E) cm 2 AM—叠片总厚度cmBM—最大片宽cm(矩形铁心时)SESE=2E×(AM+BM) cm 2AM—叠片总厚度cmBM—片宽cm计算气隙处总有效截面积SM=SF / KF +SE cm 2SF—铁芯截面KF—叠片系数漏磁通所产生的电感LdLd= 1.257 W2 Sdρ/ H1×10 – 6 (H) 式中：W —线圈匝数Sd —总漏磁链ρ—洛氏系数铁心电抗器电感计算公式H1 —线圈高度cmSd=2π/3 F RF +πRn2 - SF / KFρ=1- 2（RW - RO）/（πH1）式中：F —线圈幅向尺寸cmRF —线圈平均半径cmRn —线圈内半径cmRW —线圈外半径cmRO —铁芯半径cmH1 —线圈高度cm线圈总电感L= LM + Ld线圈匝数W计算∵ I L = W φ = W B S∴ W = I L /（B S）程序计算步骤：输入：I1，L1. 计算容量P = I1 ^ 2* L / 10002. 参考铁心截面积QC = 15 * P ^ 0.53. 参考片宽DOOL =（QC / 1.5）^ 0.5 * 104. 参考铁心厚DOOS = DOOL * 1.55. 铁心截面积QC = Int(DOOL * DOOS * KQ) / 1006. 初设磁密BMM =90007. 匝数N1 = Int(2 ^ 0.5 *I1 * I1*L * 10 ^ 5 / (BMM * QC))8. 复算磁密BM = Int(2 ^ 0.5 *I1 * I1*L * 10 ^ 5 / (N1* QC))9. 初设线圈高H1 = 3* DOOL10. 线圈尺寸计算11. 损耗计算12. 漏磁通所产生的电感Ld13. 主磁通所产生的电感LM = L - Ld14. 计算气隙QX15. 复算电感L16. 计算温升T117. 下一循环。

Ｖ １３ ｏ １ ｏ． ４ Ｎ ．
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基 于遗 传 算 法 的铁 心 电抗 器 优 化 设 计
王延伟 ， 刘 骥 ， 于会凤
（ 尔 滨理 工 大 学 工程 电介 质 及 其 应 用 技 术 教 育部 重 点 实验 室 ， 龙 江 哈 尔滨 １０ ８ ） 哈 黑 ５ ０ ０
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电抗 器 的优 化设 计 而 言 ， 不 是 很 理） ｒｉ ５ ０ ０ Ｃ ｉａ
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2.2.3测量铁芯绝缘电阻
（1）试验目的
检查电抗器铁心对地的绝缘情况，防止器身内部铁心有金属接地等现象发生。
（2）规程要求
（2.1）不进行器身检查的电抗器或进行器身检查的电抗器，所有安装工作结束后应进行铁心和夹件（有外引接地线的）的绝缘电阻测量；
（2.2）铁心必须为一点接地，对电抗器上有专用的铁心接地线引出套管时，应将连接片断开后进行试验。
（4.1）直流电阻相间差百分数的计算，可按式（1）进行
△Rx =(Rmax - Rmin)/Pp式（1）
式中△Rx——直流电阻相间差的百分数，%；
Rmax——直流电阻实测值的最大值；
Rmin——直流电阻实测值的最小值；
Pp——直流电阻实测值的平均值，Pp =1/3（RUN+RVN+RWN）
（4.2）每次所测电阻值都必须换算到同一温度下，与出厂值相同部位测得值进行比较。绕组直流电阻温度换算可按式（2）进行计算
4.4被试设备的金属外壳应可靠接地。高压引线的接线应牢固并尽量缩短。
4.5现场高压试验区域、被试系统的危险部位或端头，均应设临时遮拦，向外悬挂“止步，高压危险”的警告标志，并设专人监护。
4.6合闸前应先检查接线，将调压器调至零位，并通知现场人员离开高压试验区域。
4.7高压试验应有监护人监视操作，加压过程中，工作人员应精神集中，监护人传达口令应清楚准确，操作人员应复述应答，并穿绝缘靴或站在绝缘垫上，戴绝缘手套。
—
330
363
408(368)
—
500
550
544(504)
—
（4）结果分析
电抗器交流耐压试验后应结合其他试验，如电抗器耐压前后的绝缘电阻等测试结果，进行综合判断，以确定被试品是否通过试验。

11√3 4.5 409 0.7 351 3160 1320 850 1450 660/660 1430 340 420 1520
CKSC-468/10-6
7800
11√3
6 409 0.93 468 4210 1410 850 1560 660/660 1540 3740 450 1800
CKSC-936/10-12
5000
11√3
6 262 1.45 300 3240 1290 740 1370 550/550 1260 319
CKSC-600/10-12
12√3
12 241 3.45 600 4320 1630 1070 1240 960/1000 1190 447
CKSC-243/10-4.5
11√3
4.5 283 1.01 243 2630 1360 850 1130 660/660 1080 362
1.机械强度高，抗短路、抗雷电冲击能力强，局部放电量小，可靠性高，处于国内领先水平； 2.自熄阻燃、防火防爆，漏磁少, 对环境污染小； 3.防潮性能好，可在100%相对湿度和其它恶劣环境下运行，无需去潮处理； 4.薄树脂结构，永不龟裂，散热性能好； 5.外形美观，体积小，占地空间小，安装费用低； 6.损耗低，节能效果好，运行经济，免维护； 7.性能指标、技术参数均满足或优于国家、IEC及行业相关标准。
12√3
12 202 4.12 504 3640 1440 850 1460 660/660 1440 376
CKSC-216/10-4.5
11√3
4.5 252 1.13 216 2340 1110 740 1370 550/550 1080 316
CKSC-288/10-6

抗压 降。总磁 通 中的其它 部分称 为漏磁 通 ，激 励起漏磁 通 的 电流和 电压 称为 漏磁通 激磁 电流和 漏 电抗 电压 。图 ２ 中并未 画油 箱及夹 件 磁通流过气 隙后再流 经心饼 ，因此气隙与心饼 中的磁通为 同一值 ，再 利用公式 ￣ ｏ ＝ Ｂ Ｓ和 Ｂ ＝ Ｉ ，可 以推导出如下关系 ： 和铁 心结 构件 ，实际上大 部分漏 磁通 将在油 箱 ，夹 件等金 属结 构件
中流 通 。主 、漏磁 通均在 绕组 中产生感 应 电势。主磁 通只 在铁心 中 产生 损耗 ；而漏磁 通则在 绕组 中和油 箱、夹 件等金 属结构 件 中产 生
Ｈ ＝——＝ 一
‘
Ｈ．
０
（ Ｓ ＋Ａ ｓ ）
漏磁 损耗 ， 另外漏磁通 的一部分也要进入铁 心 ， 在铁心 中产生 损耗。 对变压器而 言 ，若无漏 电抗 ，则二次绕组短路 时，其 一次绕组也
的所 需的漏磁通激磁 电流相等 。总电流 分为主磁通激磁 电流和漏磁通 激磁 电流 ， 总 电流、漏磁通激磁电流分别相等则主磁通激磁 电流 相等 ， 因此可设此两 种铁 心电抗器的主磁通激 磁安匝数均为 Ｎ Ｉ 。图 ２ ｂ中主
铁心柱 闭合 的是主磁 通 。与 之对 应的 电抗称主 电抗 ，在 绕组 中激励 起主磁 通 的电流及其 在主 电抗上 的压 降称为主 磁通激磁 电流 和主 电
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ｂ心柱有气隙
ａ 心柱无气 隙
图 ２ 两种铁心电抗器器身
同容量、 同电压等级 的铁心 电抗器 ，铁心有气隙 时的漏磁 通将远 远大于没有气 隙时的漏磁 通。电流一定时 ，借助铁心 ，同一绕 组可提 供更大 的电抗 。图 ２ ｂ所示 电抗器是 由图 ２ ａ 所 示的铁心 电抗器 心柱分 段带气 隙得 到的 ， 其 它未变 。这种结构变化使主 、漏磁 通之 比发生 了 巨变 。 在这种心柱结构 的变化下这两种铁心 电 抗器有如下相同的参数 主磁通 回路长为 Ｌ 、 硅钢片磁 场均匀且导磁率 为 铁 心有效 面积为 Ｓ 、 绕组 匝数为 Ｎ， 并设二者 的总激磁 电流均为 Ｉ 总；有如下不 同的参 数： 图２ ａ 铁心磁 密为 Ｂ 、磁场 强度 为 Ｈ，图 ２ ｂ铁心饼及铁 轭磁 密为 Ｂ ， 、

电抗器的基本结构一、铁心式电抗器的结构铁心式电抗器的结构与变压器的结构相似，但只有一个线圈——激磁线圈；其铁心由若干个铁心饼叠置而成，铁心饼之间用绝缘板（或纸板、酚醛纸板、环氧玻璃布板）隔开，形成间隙；其铁轭结构与变压器相同，铁心饼与铁轭由压缩装置通过螺杆拉紧，形成一个整体，铁轭和所有的铁心饼均应接地。

铁心结构，铁心饼由硅钢片叠成，叠片方式有以下几种：（a）单相电抗器铁心；（b）三相电抗器铁心（1）平行叠片其叠片方式，与一般变压器相同，每片中间冲孔，用螺杆、压板夹紧成整体，适用于较小容量的电抗器。

（2）渐开线状叠片其叠片方式，与渐开线变压器的叠片方式相同，中间形成一个内孔，外圆与内孔直径之比约为4:1至5:1，适用于中等容量的电抗器。

（3）辐射状叠片其叠片方式，硅钢片由中心孔向外辐射排列，适用于大容量电抗器。

（a）平行叠片；（b）渐开线状叠片；（c）辐射状叠片在平行叠片铁心中，由于气隙附近的边缘效应，使铁心中向外扩散的磁通的一部分在进入相邻的铁心饼叠片时，与硅钢片平面垂直，这样会引起很大的涡流损耗，可能形成严重的局部过热，故只有小容量电抗器才采用这种叠片方式。

在辐射形铁心中，其向外扩散的磁通在进入相邻的铁心饼叠片时，与硅钢片平面平行，因而涡流损耗减少，故大容量电抗器采用这种叠片方式。

铁心式电抗器的铁轭结构与变压器相似，一般都是平行叠片，中小型电抗器经常将两端的铁心柱与铁轭叠片交错地叠在一起，为压紧方便，铁轭截面总是做成矩形或丁形。

二、空心式电抗嚣的结构空心式电抗器就是一个电感线圈，其结构与变压器线圈相同。

空心电抗器的特点是直径大、高度低，而且由于没有铁心柱，对地电容小，线圈内串联电容较大，因此冲击电压的初始电位分布良好，即使采用连续式线圈也是十分安全的。

空心式电抗器的紧固方式一般有两种：一是采用水泥浇铸，故又称为水泥电抗器；另一种是采用环氧树脂板夹固或采用环氧树脂浇铸。

空心电抗器都做成单相。

组成三相电抗器组时，有三种排列方式。

电抗器设计-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN07 级《电磁装置设计原理——电抗器的设计》设计报告姓名学号专业班号指导教师日期480KV/10KV 电抗器设计一．电抗器的额定值和技术要求：1、额定容量KVA S N 480= 2、额定电压KV U N 10= 3、阻抗压降V U 3811= 4、相数3=m 5、额定电流A I N 419= 6、损耗W P P Fe CU 7000≤+ 7、 线圈温升K T K 125<电抗器的主要参数选择结果二．电抗器的参数计算选择1． 铁芯参数设计选择铁芯直径选择m m S K D D 206.03/48006.0/44=⨯==，选择m D 310210-⨯=，采用30133-DQ 硅钢片，查表（5-1）得：铁芯叠压系数：95.0=dp K铁芯柱有效截面面积：24108.291m A z -⨯=轭有效截面面积：24103.321m A e -⨯=角重：kg G 8.84=∆铁芯最大片宽：m B M 2.0=铁芯总叠厚：m M 178.0=∆铁轭片高：m b em 19.0=矩形铁芯长宽确定举行铁芯的面积由上面查表得到的数据确定，又要求a/b 为3，则可选取长a=300mm ，宽b=100mm 。

有效铁芯截面积等于铁芯面积X 叠压系数：S A =*300*100=285002mm2． 线圈参数设计选择电抗额定值1381X 0.909419N N V I ===设计后，要满足电抗器的电抗的标幺值为1~线圈匝数 初选81.0,18.0'==m k T B ，匝601030087.050238181.0'24=⨯⨯⨯⨯⨯==-ππZ m A fB Vk W ，取整得：匝06=W 主电抗计算初选单个气隙长度m 3105.6-⨯=δ，铁芯饼高度m H B 31005-⨯= 气隙磁通衍射宽度：mm H B 4.50035.0005.03500.0ln 105.3)ln(3=⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯=+=-πδδπδε 气隙等效导磁面积： 265943)32100)(32300()2)(2(mm Bo Ao A =⨯+⨯+=++=εεδ主电抗，取n=16： Ω=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯=-0.61310105.612659403.0605081087322722πδπδn A fW X m 主电抗压降： V X I U m N m 2570.718419=⨯==则可求铁芯中磁密： T fWA U B Z m0.680285.006050225721=⨯⨯⨯==ππ 线圈设计1、 线圈高度估计值：mm H n H n H A B l 4781505.32150)112()1(=-⨯+⨯-=-+-=δ2、 初选导线：2334.139,1010104mm S m b m a L =⨯=⨯=--，带绝缘导线 1a =⨯-3m 1b =⨯-3m3、并绕根数：初取电密 'J =⨯106Am 2 7101.5104.1391419'.'661=⨯⨯⨯⨯==-J S pp I M L ，取整得：M=7并且令NB=7,MB=1；则电流密度准确值为：2661/1053.11014.3971419mm A M S pp I J L ⨯=⨯⨯⨯=⋅=4、 线圈高度：取每层匝数匝5=h Wmm b W HHH h 62.4475.107)15(015.1NB )1(015.11=⨯⨯+⨯=+=线圈电抗高度：mm b M W H h x 01.3735.1075015.1015.111=⨯⨯⨯==5、 线圈幅向厚度：总共有四个线包，则每个线包的层数可都取为2层mm N a N M B H H H 828.9)12.0)12(721(05.1)12.0)1(B (05.11111=⨯-+⨯⨯⨯=⨯-+⨯=1H B =2H B =3H B =4H B绝缘设计查表4-16，线圈至上铁轭距离：m H S 075.01=线圈至下铁轭距离：m H S 075.02= 相间距离：mm C x 45=线包长宽计算线圈n 与线圈n+1之间有气道mm SS 161=，线圈n 外置mm 2绝缘层，线圈n+1内置mm 2绝缘层，各层绝缘长宽计算如下：1、 铁芯半长：cm Ao 152/30==半宽：cm Bo 52/10==铁芯外径到线圈1内径间绝缘距离为mm 45，含线圈1内置mm 2的绝缘层2、 线包1内侧：半长 cm C A A 5.195.415001=+=+=半宽：cm C B B 5.95.45001=+=+=3、 线包1外侧：半长 m B A A H 91c .201.49315.19112=+=+=半宽： m B B B H 91c .101.49315.9112=+=+=4、 线包2内侧：半长 m SS A A 91c .224.06.1.9120.40123=++=++=半宽：m SS B B 91c .124.06.191.104.0123=++=++=5、 线包2外侧：半长 cm B A A H 4.4921.493191.22234=+=+=半宽：cm B B B H 94.411.493112.91234=+=+=6、 线包3内侧：半长 m SS A A 26.49c 4.06.124.494.0145=++=++=半宽：m SS B B 16.49c 4.06.114.494.0145=++=++=7、 线圈3外侧：半长 cm B A A H 98.721.493126.49356=+=+=半宽：cm B B B H 98.711.493116.49356=+=+=8、线圈4内侧：半长 m SS A A 29.98c 4.06.127.984.0167=++=++=半宽：m SS B B 19.98c 4.06.117.984.0167=++=++=9、线圈4外侧：半长cm B A A H 74.311.493129.98378=+=+= 半宽：cm B B B H 74.211.493119.98378=+=+=10、线圈长：cm A A 62.9431.472289=⨯==线圈宽：cm B B 42.9421.472289=⨯==11、铁芯柱中心距：cm C B M x 44.745.442.9490=+=+=线圈漏抗压降线圈平均半长：cm A A A P 94.522/)(81=+=线圈平均半宽：cm B B B P 94.512/)(81=+=线圈幅向厚度：cm B B B H 11.9718=-=线圈漏磁等效面积：20011109544)(34cm B A B A B A B A p P H Q =-++= 洛氏系数：719.0)(2108=⋅--=x L H A A πρ 线圈漏电抗：Ω=⨯=30.0108722x a L H A fW X ρπσ 漏电抗压降：VX I U N q 67.125==σ 总电抗：1m X X X σ=+=Ω与额定电抗误差小于 %，满足要求。

SVC及其TCR电抗器的设计智能仪器仪表[摘要]关键词0引言SVC及其TCR电拓器的设计易兆林,胥军(顺特电气有限公司,广东佛山528300)介绍了SVC的基本要求和工作原理,分析了TCR电抗器的作用及工作特性,着重分析了TCR电抗器谐波电流下的损耗计算及温升校验方法,对干式空心TCR电抗器的设计计算,制造及试验有一定的指导意义.SVCTCR无功涡流损耗设计sVC是无功功率静止补偿装置(StatiCVarComp-ensator)的英文缩写;TCR并抗则是最常见的FC(FixedCapacitor)+TCR型SVC的重要组成部分,是Thyristor-ControlReactor的英文缩写,其设计制造质量的好坏直接关系到sVC的使用效果及使用寿命.1SVC简介1.1基本要求及原理sVC就是无功功率静止补偿装置.SVC的基本原理就是根据系统无功的变化,实时调节装置的无功消耗或输出,以补偿系统的无功变化;同时通过其滤波装置阻止负荷向系统倒送谐波电流,从而达到防止电压闪变及治理谐波污染的目的.1.2各种SVC的基本特点(5)混合型sVC.混合型SVC可有TCR+FC型,TCR+TsC+FC型, TCR+MSC(MechanicallySwitchedCapacitor)+FC型,TCR+TSC+MSC+FC型等型式,主要用于电力系统枢纽站,增加输电线路输电能力,降低输电损耗,阻尼系统振荡,防止电压闪变,提高系统稳定水平. TCR+TSC+FC型SVC,我国从瑞典引进了两组,安装在武汉凤凰山500kV变电站,其原理接线见图1所示;从国外引进的安装在沈阳,株洲,郑州,江门等500kV变电站的SVC,都采用了TCR+MSC+ FC的型式.常见的sVC有如下几种型式:(1)饱和电抗器型SVC,即SR(SataratedReactor)型SVC.(2)TCT型SVC.(3)TCR+FC型SVC.(4)TSC型SVC.收稿日期:2005—11—28作者简介:易兆林(1965一),男,湖南醴陵人,工程师,主要从事电抗器类产品开发设计及技术管理.胥军(1968一),男,陕西宝鸡人,主要从事电力电子产品开发设计及电抗器类产品开发设计工作.66四豳2006年1期图1TCR+FC+TSC型SVC2TCR的作用TCR是SVC的重要组成部分,它与可控硅晶闸管,检测及控制系统组成了及时调节无功消耗量的部分.检测及控制系统,通过自动检测及跟踪系统无功功率的变化,控制晶闸管的导通状态,等效改变TCR的电抗即无功消耗,从而达到SVC装置防电压闪变及治理谐波污染的目的.TCR并抗三相通常按三角形方式连接,这样可消化自身产生的三次谐波,不致于流入系统而增加三次谐波滤波装置的投资;TCR单相又一分为二,由通过高压晶闸管组串联的,垂直叠装的,相同的两个电抗器组成,这样降低了电抗器短路情况下,系统电压全部加于晶闸管两端的可能性,晶闸管得到了保护,同时也减少了大电流短路事故的发生.智能仪器仪表3TCR设计中的几个问题3.1干式空心电抗器的设计树脂绝缘干式空心电抗器采用小截面圆铝线,多风道,多并联支路结构,玻璃纤维填充环氧树脂高温固化成形工艺,线圈两端米字形铝排支架连接各并联支路的首末两端,并作为安装件,便于安装及连接.该结构的应用,可大大减少涡流损耗等附加损耗,改善温度场分布,提高电磁效率;匝间电压较低,层间电压很小几乎没有,大大提高了产品的可靠性;米字形铝排支架的应用,使各并联支路非整数匝成为可能,解决了整数匝造成的环流,电流分布不合理,导致局部过热的问题;环氧树脂技术的不断完善和进步,使产品在高温固化成形后成为一刚化的整体,保证了产品的绝缘性能,稳定性和耐冲击能力,确保了产品的质量及使用寿命.TCR电抗器采用干式空心电抗器的型式,具有上述全部特性.3.2单相两线圈之间的互感鉴于TCR电抗器的工作性质及特点,TCR电抗器被设计成单相两线圈经晶闸管串联方式,采用上下分裂,垂直叠装结构,由上下完全相同的两线圈组成一相,如图2所示.图2安装于某钢铁企业的TCR电抗器晶闸管导通时,两线圈之间电压差几乎为零:当晶闸管截止时,两线圈之间压差就是线电压,因此两线圈之间必须通过合适的绝缘子和空气间隔隔开.两个独立线圈之间有一定的互感,其值是正值. 其单个线圈的自感与两个线圈之间的互感之和的两倍,就是TCR并抗的每相电感,因此TCR单个线圈的自感较TCR并抗单相额定电感的l/2略小,一般小l0%～l5%.这也是为什么TCR并抗采用上下分裂垂直叠装形式,而不采用互感小的两线圈独立平放方式的缘故,既节约设备投资也减少安装占地. 3.3TCR额定电流的确定TCR并抗出力随晶闸管的导通状况(导通角大小)不同而不同,我们称TCR并抗晶闸管最大工作导通角时的电流为TCR的额定电流,它是此状态下流过TCR电抗器的各次谐波电流的方均根值, 广_=———一=———■■—————■(,Ⅳ=√,+++…).TCR在最高运行电压下,晶闸管全导通时的电流为k,c,l(=/己厂N,是TCR在额定电压下晶闸管全导通时的电流.一般情况下TCR的额定电流,取,的60～l00%左右,依负荷性质不同及系统设计裕度的不同而不同.3.4谐波电流下的温升校验铁心电抗器有铁心磁路,不会有太多漏磁进入线圈;干式空心电抗器所有磁力线均无铁心磁路约束, 而以空气为磁路,许多还穿过线圈导体本身,因此空心电抗器的涡流损耗及杂散损耗,外部金属件损耗等附加损耗就较多.TCR设计时,必须考虑附加损耗的影响,并校验谐波电流下的温升.显然,电抗器结构及参数不变的情况下,不同的电流或不同的谐波电流分布,其线圈本身发热损耗也不同,其温升也不同.因此,温升校验的基础工作是损耗计算.磁场中导体之涡流,正比例于磁感应强度及其频率f,即:厂(1)涡流损耗P=~fi2(1r(1dsf2r(.1ds(2)空心电抗器中B正比例于电抗器电流I所以,涡流损耗P,I-r㈨ds(3)所以,t次谐波电流.下,电抗器涡流损耗:P,oc.t.)ds(4)厂.为基波频率令'rdsocK?R,则Pwt=t?K?(5)为工频下电抗器涡流损耗与电阻损耗的比值,可通过理论计算结合实测结果确定.它与线圈结构,导线大小等许多因素有关,是一个较复杂的计算过程,其一般情况下是线性的只与线圈结构参数有关.我们通常取0.1～0.3之间.t次谐波电流,下,杂散损耗忽略不计,总损耗:P.=电阻损耗+涡流损耗=+fK.(6)这样,TCR并抗在额定电流IN=,.+,,+,…,的作用下,其总损耗:e=ye,:∑(+fK?)=∑(1+f)?(7)将上述总损耗,输入温升计算软件,即可校核TCR并抗在该额定电流作用下的温升,从而校验其设计可靠性.将上述总损耗等效为某一工频电流,单独施加在该线圈上产生的总损耗:(1+)=∑(1+r)?/,2R(8)t=l2006年1期四圆67技术交流官桥变11OkV1情况介绍TA;茎漏油王连辉,王门鸿(泉州电业局,362000)官桥变是我局一个重要的220kV变电站,110kV TA都为早期湖南醴陵互感器厂93年生产的产品. 该站运行近9年来,经常发生110kVTA渗漏油的现象.给电网安全运行带来较大的隐患,同时运行维护工作很大.其TA的缺陷主要有以下几个方面: (1)一次接线板渗漏,占缺陷总数的32.3%;(2)上挂板渗漏,占缺陷总数的10.5%;(3)二次接线柱渗漏,占缺陷总数的15.2%;(4)取油阀口渗漏,占缺陷总数的17.6%;(5)其他缺陷占总数的24.4%. 其中一,二次接线柱和上挂板的渗漏占总缺陷的58%,这些缺陷的处理都涉及到停电,限电问题. 因此TA的渗漏油已经严重影响到整个官桥变的完全运行.2渗漏油原因及对策经过分析研究,渗漏油有以下几个原因:(1)设备运行时间已有9年多,但还没有达到设备的使用寿命,所以并不是渗漏油的主要原因.对策:尽快安排技改,更换为新型的SF互感器. (2)设备承载的负荷重,加上气候温差大,故设备容易渗漏.负荷大,温差大应该说是渗漏油的一个主要的原因,但是设备在负荷低甚至长期备用收稿日期:2004-11-22的处理对策的情况下也存在渗漏油现象.所以这也不是主要的原因.对策:在条件允许的情况下,尽可能转移负荷,并加强监测.(3)人为责任.①检修方面:目前检修班组在管理与技术力量上都存在一定的薄弱环节,有些检修人员责任心不够,造成人为的渗漏油现象发生.对策:加强检修人员综合素质的培训.②运行方面: 管理不到位,未能在安全距离允许范围内,对设备进行局部的定期维护.对策:加强变电运行的管理, 做到日常维护到位.而人为责任也并不是渗漏油的主要原因,因为在我们加强管理的同时互感器还不断有渗漏油现象发生.经多方面分析后,我们认为该批产品渗漏油的主要原因是结构设计上的不合理造成的.据了解,同期的产品普遍存在渗漏油现象.目前厂家已改进了互感器一次接线板,二次接线柱及上挂板的设计.下面着重阐述互感器存在的不合理的结构以及改进措施.(1)原一次接线板的结构示意图如图1.该结构的密封圈采用的是方形密封圈,这种结构存在一个图1原一次接线板结构示意图I由=(9)就可l,XffJ工频等效电流,模拟实测TCR并抗的实际温升.4结束语SVC装置中TCR并抗设计,必须考虑谐波电流68四衄2006年1期分量引起的损耗增加及温升升高等影响,计算出等效基波电流,校核其温升,并用该等效电流实测TcR并抗的温升,以确保产品的可靠性.参考文献[1】加拿大电工协会工程与运行分会静止补偿器委员会编刘取,马维新等.静止补偿器用干电力系统无功控制,水利电力出版社.1989【2】T-J.E.米勒.胡国根译,何仰赞.电力系统无功功率控制,水利电力出版社,1990年。

铁心电抗器和空心电抗器的比较
一、铁心电抗器和空心电抗器的比较
1、电抗
铁心式电抗器上的主磁路由磁导率高的铁磁材料构成，因此对于相同的线圈，铁心式电抗器的电抗值比空心大。

当磁密较高时，铁心会饱和，而导致铁心电抗值变小。

空心电抗器的电抗值总保持为常数。

2、冲击电压的初始点位分布
空心电抗器没有铁心柱，对地电容小，线圈内串联电容大，因而其冲击电压的初始电压好，而铁心式电抗器由于有铁心柱，对地电容较大，其初始分布特性比空心式差。

3、噪声和振动
在铁心式电抗器中，由于铁心饼的磁致伸缩和铁心饼间的吸引力而产生较大的噪声和振动，而空心式电抗器没有铁心饼，故噪声和振动相对较小。

4、电感调节
空心电抗器电感调节较铁芯电抗器方便的多，且调节范围大。

10kV干式铁心并联电抗器通用技术规范本规范对应的专用技术规范目录10kV干式铁心并联电抗器标准技术规范使用说明1、本标准技术规范分为通用部分、专用部分。

2、项目单位根据需求选择所需设备的技术规范，技术规范通用部分条款及专用部分固化的参数原则上不能更改。

3、项目单位应按实际要求填写“项目需求部分”。

如确实需要改动以下部分，项目单位应填写专用部分的表6“项目单位技术差异表”并加盖该网、省公司物资部（招投标管理中心）公章，与辅助说明文件随招标计划一起提交至招标文件审查会：①改动通用部分条款及专用部分固化的参数；②项目单位要求值超出标准技术参数值；③需要修正污秽、温度、海拔等条件。

经标书审查会同意后，对专用部分的修改形成“项目单位技术差异表”，放入专用部分中，随招标文件同时发出并视为有效，否则将视为无差异。

4、对扩建工程，项目单位应在专用部分提出与原工程相适应的一次、二次及土建的接口要求。

5、技术规范的页面、标题、标准参数值等均为统一格式，不得随意更改。

6、投标人逐项响应技术规范专用部分中“1 标准技术参数表”、“2 项目需求部分”和“3 投标人响应部分”三部分相应内容。

填写投标人响应部分，应严格按招标文件技术规范专用部分的“招标人要求值”一栏填写相应的招标文件投标人响应部分的表格。

投标人填写技术参数和性能要求响应表时，如有偏差除填写表7“技术偏差表”外，必要时应提供相应试验报告。

7、专用技术规范中表1“标准技术参数表”中的“标准参数值”栏是标准化参数（对应于正常的使用条件），不允许项目单位和投标人改动。

项目单位不能在表1中对参数做任何修改（包括里面有“项目单位填写“字样）；表1中若有“项目单位填写“项，项目单位应在表7中给出；投标人应在表1中“投标人保证值”一栏逐项填写且应在表7中填写相应的响应值。

目录1 总则 (1)1.1 一般规定 (1)1.2 投标人应提供的资质文件 (1)1.3 投标人应提供的技术文件 (1)1.4 标准与规范 (2)2 结构及其它要求 (3)2.1 铁心及绕组 (3)2.2铭牌 (3)2.3电气一次接口 (4)2.4 电气二次接口 (5)2.5 土建接口 (5)试验 (6)3.1 例行试验 (6)3.2 型式试验 (6)3.3 特殊试验 (6)3.4 现场试验 (6)4 安装要求 (7)1 总则1.1 一般规定1.1.1投标人应具备招标公告所要求的资质，具体资质要求详见招标文件的商务部分。

课程设计铁心电抗器设计主要参数B(mm)一、 技术要求：1、 额定容量KVA S N 360=2、 线两端电压KV U l 10=3、 额定电压V U N 381=4、 相数3=m5、 额定电流A I N 315=6、 损耗W P P k 40000≤+7、 线圈温升K T K 09<二、 铁芯参数选择铁芯直径m m S K D D 189.03/36057.0/44=⨯==，选择m D 310190-⨯=采用30133-DQ 硅钢片，查表（5-1）得： 铁芯叠压系数：95.0=dp K心柱有效截面面积：24105.238m A z -⨯= 轭有效截面面积：24104.258m A e -⨯= 角重：kg G 0.62=∆铁芯最大片宽：m B M 185.0= 铁芯总叠厚：m M 16.0=∆ 铁轭片高：m b em 17.0=三、 设计线圈时电压、电流的选择每段电抗值Ω===210.1315/381/1N N k I U X ， 设计线圈时的电压和电流分别是V U N 381=，A I N 315=四、 线圈匝数初选48.0,89.0'==m k T B ，匝7.86105.23889.050238148.0'24=⨯⨯⨯⨯⨯==-ππZ m A fB V k W ，取整得：匝86=W 五、 主电抗计算1、 初选单个气隙长度m 3105.7-⨯=δ，初选铁芯饼高度m H B 31008-⨯=2、 气隙磁通衍射宽度：m H B 331065.55700.008.05700.0ln 105.7)ln(--⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯=+=πδδπδε3、 气隙磁通衍射面积：23621003.410)16018565.52(65.52)2(2mm b A M M --⨯=⨯++⨯⨯=∆++=εεδ4、 气隙等效导磁面积： 221029.01000/30.495.002385.0mm A K A A dp Z =+=+=δδ 5、 主电抗，取n=7,Ω=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯=-160.110105.770292.0865081087322722πδπδn A fW X m 6、 主电抗压降V X I U m N m 2.203160.1315=⨯== 7、 磁密T VfWA U B Zm 0.8902385.0865022.20321=⨯⨯⨯==ππ六、 线圈设计1、 线圈高度估计值：m H n H n H A B l 224.011.05700.0708.0)17()1(=-⨯+⨯-=-+-=δ 2、初选导线：23363.29,108.51055.3mm S mm b mm a L =⨯=⨯=--，带绝缘导线 1a =4.05⨯10-3mm 1b =9.00⨯10-3mm3、并绕根数：初取电密 'J =1.5⨯106A/m 208.7105.11063.291315'.'661=⨯⨯⨯⨯==-J S pp I M L ，取整得：M=7则电流密度准确值为：2661/1052.11063.2971315mm A M S pp I J L ⨯=⨯⨯⨯=⋅=4、 线圈高度：取每层匝数匝5.7=h Wmm b M W HHH h 543.50.97)15.7(015.1)1(015.111=⨯⨯+⨯=+=线圈电抗高度：mm b M W H h x 479.60.975.7015.1015.111=⨯⨯⨯== 5、 分成四层：3+3+3层，线圈幅向高度：mm N a MN B H H H 331111100.5110)36.0)13(50.431(05.1)36.0)1((05.1--⨯=⨯⨯-+⨯⨯⨯=⨯-+⨯=mm B H 32105.01-⨯= mm B H 33105.01-⨯= 七、 绝缘设计查表4-16，线圈至上铁轭距离：m H S 075.01=线圈至下铁轭距离：m H S 075.02= 相间距离：mm C x 45=八、 绝缘半径计算线圈n 与线圈n+1之间有气道mm SS 161=，线圈n 外置mm 2绝缘层，线圈n+1内置mm 2绝缘层，线圈各半径计算如下：1、 铁芯半径：m D R 095.02/190.020===铁芯外径到线圈1内径间绝缘距离为mm 45，含线圈1内置mm 2的绝缘层 2、 线圈1内半径：m C R R 14.0045.0095.0001=+=+=3、 线圈1外半径：m B R R H 515.0501.014.0112=+=+=4、 线圈2内半径：m SS R R 717.002.0515.020123=+=++=δ5、 线圈2外半径：m B R R H 921.0501.0717.0234=+=+=6、 线圈3内半径：m SS R R 122.002.0921.020145=+=++=δ7、 线圈3外半径：m B R R H 522.00135.0122.0356=+=+=8、 线圈直径：m R D 54.0522.02261=⨯==9、 铁芯柱中心距：m C D M x 594.0045.054.010=+=+=九、 线圈漏抗压降线圈平均半径：m R R R P 18.02/)522.014.0(2/)(61=+=+=线圈幅向厚度：m R R B H 508.014.0522.016=-=-= 线圈漏磁等效面积：22210685.095.002385.014.018.0508.03232m K A R R B A dp Z P H Q =-⨯+⨯⨯=-+=ππππ 洛氏系数：58.0543.0)095.0522.0(21)(2106=--=⋅--=ππρx L H R R线圈漏电抗：Ω=⨯⨯⨯⨯⨯=⨯=961.010543.08506.058.086508108722722πρπσx a L H A fW X 漏电抗压降：V X I U N q 61.6961.0315=⨯==σ十、 各分接总电抗及其压降总电抗：Ω=+=+=212.1961.0160.1σX X X m k总电抗压降：V X X I U U U m N q m k 81.73212.1315)(=⨯=+=+=σ 各分接总电抗误差：符合要求%,5.2%0.1621.1212.11.2111<=-=-=k kk e X X X K十一、 线圈导线总长线圈平均匝长：m R l p p 1304.118.022=⨯==ππ总长：,6.878.1861304.1'm l W l l p =+⨯=+=其中m l 8.1'=十二、 线圈损耗电阻：Ω=⨯⨯⨯⨯⨯=⋅=--79600.01063.29716.8710021.066L MS pp l r ρ电阻损耗：W r mI P r 371279600.0315322=⨯⨯== 线圈损耗：W P k P r FS k 284526232.1=⨯==十三、 线圈导线重量裸导线重量：kg S M pp ml G L c 435109.863.29716.87331=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⋅⋅=-ρ， 绝缘导线重量：m k alc 3105.0,17-⨯=∆=87.11063.2910)2/5.057.15.855.3(2/5.017/)257.1(266=⨯⨯⨯++⨯⨯=∆⨯++∆⋅=--L alc c S a b k k kg G k G c c cu 443435%)78.11(%)1(=⨯+=⨯+= 十四、 铁芯窗高线圈至上铁轭距离：m H S 075.01=线圈至下铁轭距离：m H S 075.02= 铁芯窗高：m H H H H S S L 693.0543.0075.0075.0210=++=++=十五、 铁芯损耗铁心柱重量：kg A n H K G Fe Z P Z 54.431065.702385.0)0065.07693.0(3)(30=⨯⨯⨯⨯-=-=ρδ铁轭重量：kg A M K G Fe e Pe 4.9131065.7104.258594.0444340=⨯⨯⨯⨯⨯=-=-ρ铁芯重：kg G G G G e Z 745.86291.4354.43=++=++=∆ 查表4-9，得kg W p kg W p e z /47733.0,/34773.0== 铁芯损耗：WG G p G G p K P A e e A Z z Fe 505))2/6291.43(47733.0)2/6254.43(34773.0(8.1))2/()2/((0=+⨯++⨯⨯=+++=总损耗：W P P P Fe k 350350528451=+=+= 十六、 线圈温升计算mm K A D dp Z x 0.17995.05.2383.113.11=== mmn SS n D R ss ss x 08.19)12/()1622/)2/179140(()1/()2/)2/((1=+⨯+-=+⋅+-=δ7237.03.55408.1956.056.046.146.1===HHH K δα25432112.83554.0)9.0)122.0921.0717.0515.0(14.0(6)9.0)(22(3m H R R R R R S X=⨯⨯++++⨯=⨯⨯++++=πππ262305.23554.0522.02323m H R S X =⨯⨯⨯=⨯⨯=ππ 221983.5305.22.87237.0m S S K S =+⨯=+=αW P P P Fe k 569050535.1284535.1221=+⨯=+⨯= KS P T k 86.46983.5569033.033.08.08.01=⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛=十七、 成本计算成本=44380+745.835=61543元十八、 附图。

第一章电抗器概述电抗器是一种电感元件，当在具有电感值L的电抗器线圈器两端产生电抗压降I L X L。

在一般情况下，电抗器的电感值L与其结构尺寸有如下关系：L=W2Λ= W2µAc/Lc式中W———线圈的匝数；Λ———磁路的磁导〔H〕。

Λ=µH=µAc/LcH----磁场强度µ———磁路的磁导率〔H/m〕，对于空气µ≈µ0=4πx10-7 H/mAc———磁路的等效导磁面积（㎡）；Lc———磁路的等效长度（m）。

电抗器就其磁路结构而言，有空气式电抗器和带间隙的铁心式电抗器两种。

空气式电抗器无铁心，磁路主要由非铁磁材料（例如空气、变压器油等）构成，其磁导率µ≈µ0，是常数，不随负载电流变化而变化。

带间隙的铁心式电抗器（以下简称铁心式电抗器）的磁路由带气隙（或油隙）的铁心柱构成，假若铁心柱中不设置一定长度的气隙，则其磁导将呈非线性，当负载电流超过一定数值时，铁心就会饱和，其磁导率会急剧下降，从而电感、电抗也就急剧下降，会影响电抗器所接系统的正常工作。

电抗器按用途来分类主要有并联电抗器、消弧线圈、限流电抗器、饱和电抗器等。

第一节电抗器的基本结构一、铁心式电抗器的结构铁心式电抗器的结构与变压器的结构相似，但只有一个线圈———激磁线圈；其铁心由若干个铁心饼叠置而成，铁心饼之间用绝缘板（或纸板、酚醛纸板、环氧玻璃布板）隔开，形成间隙；其铁轭结构与变压器相同，铁心饼与铁轭由压缩装置通过螺杆拉紧，形成一个整体，铁轭和所有的铁心饼均应接地。

铁心结构如图1-1所示，铁心饼由硅钢片叠成，叠片方式有以下几种：图1-1铁心电抗器的铁心结构（a）单相电抗器铁心；（b）三相电抗器铁心（1）平行叠片其叠片方式如图1-2（a）所示，与一般变压器相同，每片中间冲孔，用螺杆、压板夹紧成整体，适用于较小容量的电抗器。

（2）渐开线状叠片其叠片方式如图1-2（b）所示，与渐开线变压器的叠片方式相同，中间形成一个内孔，外圆与内孔直径之比约为4:1至5:1，适用于中等容量的电抗器。

铁心电抗器与空心电抗器的比较摘要：近几年在国内变电站根据系统无功补偿，需在站内配置相应容量的并联电抗器，但并联电抗器的型式有两种分别为铁芯和空芯两种。

本文对并联铁芯电抗器及并联空芯电抗器进行相应的经济比较，以备参考。

关键词：并联铁芯电抗器并联空芯电抗器运行稳定产品损耗占地面积漏磁污染运行监控1.引言环氧包封式空心并联电抗器由于结构简单、价格低等优势在国内获得广泛应用。

经过长时间的运行，已出现了许多运行故障，有的被迫停运处理，有的甚至烧毁设备（综合评估，全生命周期成本并不经济）。

已有许多变电站发生过空心并联电抗器烧毁现象，如：云南曲靖变、广东增城变、江西南昌变等等。

其烧毁的主要原因是：1）空心电抗器表面喷涂的绝缘材料老化及表面污物沉积。

在环境湿度大的情况下，表面污层会受潮，导致表面泄漏电流增大，最后形成沿面树枝状放电而烧毁；2）空心电抗器绝缘材料的环境适应能力差。

在高海拔、盐雾、昼夜温差大等情况下绝缘老化速度加快。

空心并联电抗器烧毁照片空心并联电抗器的绝缘老化及漏磁问题是其无法避免的两大缺陷！空心并联电抗器漏磁产生的危害相当严重，具体表现为：1）对周围的电磁污染，使计算机和通讯无法正常运行。

2）对钢结构件的建筑物有着严重的危害。

3）对接地网，遮栏、构架等，都可能因金属体构成闭环造成较严重的漏磁问题。

若有闭环回路，如地网、构架、金属遮栏等，其漏磁将感应环流达数百安培。

漏磁将增大空心电抗器的损耗，因其建立的反向磁场同电抗器的部分绕组耦合而使电抗器电流增大和电位分布改变。

对于空心电抗器漏磁问题目前办法不是很多，一些厂家和电力局采用增加磁屏蔽的方法，但其效果不是很理想。

因为漏磁问题空心并联电抗器不适合室内运行，只适合户外运行。

而户外运行其绝缘受到的威胁又非常大。

2.与空心电抗器相比较，铁心电抗器在性能方面拥有较大优势。

1）运行稳定性空心电抗器线圈以常压固化的环氧树脂为外包绝缘，其可耐受电压极其有限，由于线圈对地电容和匝间纵向电容的影响，电压分布不均匀。